Kompromisy ewolucyjne w procesie specjalizacji żywicielskiej na przykładzie inwazyjnego roztocza Aceria tosichella

Finansowanie: Narodowe Centrum Nauki, grant nr 2017/27/N/NZ8/00305

Kierownik projektu: Alicja Laska

Opiekun naukowy projektu: Anna Skoracka

Wykonawcy: Lechosław KuczyńskiKamila Karpicka-Ignatowska, Anna Radwańska

Opis: 

Cel prowadzonych badań/hipoteza badawcza

Cechy historii życia nieustannie podlegają kompromisom ewolucyjnym. Na przykład, wysoka płodność z reguły prowadzi do skrócenia długości życia. Natomiast wysoki stopień specjalizacji żywicielskiej z jednej strony umożliwia skuteczną eksploatację żywiciela, z drugiej zaś, ogranicza liczbę możliwych gospodarzy. Mimo, że kompromisy ewolucyjne są podstawą do wyjaśniania licznych procesów ekologicznych, badania przedstawiające mechanizmy leżące u ich podstaw są rzadkością, szczególnie odnośnie ewolucji specjalizacji żywicielskiej.

W proponowanym projekcie, którego celem jest wyjaśnienie genetycznych podstaw ewolucyjnych kompromisów między wysokim i niskim stopniem specjalizacji żywicielskiej, podejmuję ten ważny i aktualny problem badawczy przy użyciu obligatoryjnie roślinożernego roztocza Aceria tosichella (wheat curl mite, WCM) jako systemu badawczego. Co ważne, pomimo iż WCM odpowiada za ogromne straty w uprawie pszenicy na świecie, nie wyjaśniono do tej pory mechanizmów specjalizacji żywicielskiej u tego roztocza.  

 Zastosowana metoda badawcza/metodyka

W moich badaniach, najbardziej polifagiczny i inwazyjny biotyp kompleksu WCM– MT-1 zostanie poddany ewolucji eksperymentalnej, podczas której będzie ulegać adaptacji do gospodarzy w trzech różnych wariantach. Dzięki temu, możliwe będzie wyhodowanie dwóch linii o wysokiej specjalizacji żywicielskiej, poprzez utrzymywanie populacji na odpowiednich roślinach: pszenicy – linia S1; stokłosie bezostnej – linia S2; oraz jednej (G) o niskim stopniu specjalizacji, poprzez utrzymywanie populacji na cyklicznie zmieniających się roślinach. W trakcie adaptacji, w populacjach eksperymentalnych śledzone będą zmiany w dostosowaniu, morfologii oraz całych genomach zgodnie z metodą Evolve & Resequence, która obejmuje badanie genetycznych podstaw złożonych cech poprzez połączenie ewolucji eksperymentalnej wraz z sekwencjonowaniem całych genomów.

Wpływ spodziewanych rezultatów na rozwój nauki

Badania te pozwolą na uzyskanie kompleksowych wyników na temat znaczenia kompromisów ewolucyjnych podczas adaptacji do żywicieli, a tym samym pomogą wyjaśnić mechanizmy specjalizacji żywicielskiej organizmów roślinożernych. Wyjaśnienie kompromisów między wysoką i niską specjalizacją żywicielską jest kluczowe do zrozumienia zmienności zasięgów oraz zakresu nisz ekologicznych gatunków, jak również ich potencjału dyspersyjnego i inwazyjnego.

Co więcej, realizacja projektu dostarczy wiedzy o możliwościach adaptacyjnych biotypu WCM MT-1 do nowych żywicieli, co pomoże w zrozumieniu mechanizmów rozszerzania zasięgów oraz potencjału inwazyjnego tego roztocza. Identyfikacja genów odpowiedzialnych za adaptację do żywicieli może być ważnym krokiem w zrozumieniu mechanizmów specjacji w obrębie tej grupy.